[發明專利]基于狀態機和時間處理單元的柴油機正時控制系統

無效

• 申請號: 201010288452.6
• 申請日: 2010-09-21
• 公開（公告）號: CN101984235A
• 公開（公告）日: 2011-03-09
• 發明（設計）人: 呂貴林;鄭巖;劉時珍
• 申請（專利權）人: 中國第一汽車集團公司
• 主分類號: F02D41/22
• 分類號: F02D41/22;F02D41/30
• 代理公司: 吉林長春新紀元專利代理有限責任公司 22100
• 代理人: 王薇

技術領域

本發明涉及一種基于狀態機和時間處理單元（TPU）的柴油機正時控制系統，屬于柴油機高壓共軌電控噴油系統領域的正時控制技術。

背景技術

發動機正時控制系統由發動機相位管理、發動機同步、多次噴油控制、軌壓控制、曲軸跛行回家、凸輪軸跛行回家等模塊組成。

其中發動機相位關系的建立是燃油噴射的基礎。其準確性、可靠性能夠直接影響發動機的性能。正常工作時，發動機需要輸入凸輪軸及曲軸兩個信號。一旦任何一個信號失效或被嚴重干擾，發動機都將無法運轉。

發明內容

本發明目的在于提供一種基于狀態機和時間處理單元（TPU）的柴油機正時控制系統。本發明解決了當曲軸或凸輪信號出現故障時發動機不能運轉的難題，提高了系統的穩定性、魯棒性，并大大縮短了發動機的啟動時間，改善了車輛運轉的安全性、穩定性和可靠性。

本發明的技術方案是這樣實現的：基于狀態機和時間處理單元（TPU）的柴油機正時控制系統，其特征在于控制模式按以下步驟實現：首先啟動發動機時，當凸輪處理模塊發現的第一個增齒位置先于曲軸處理模塊發現的第一個缺齒位置時，發動機立刻進入單凸輪軸模式，控制發動機運轉，當曲軸處理模塊發現的第一個缺齒位置先于凸輪軸處理模塊發現的第一個增齒位置時，發動機立刻啟動單曲軸模式。當系統完成了曲軸和凸輪軸的同步，即可直接進入、或從單曲軸模式、或單凸輪模式切換到同步模式；其次發動機正常運轉時，當凸輪軸信號出現干擾或故障時為故障模式，系統會無縫切換到單曲軸模式；當曲軸信號出現干擾或故障時為故障模式，系統會無縫切換到單凸輪軸模式。

所述的單曲軸模式是：當發動機啟動時，首先捕獲曲軸信號，當發現有效曲軸信號時，進入POLLING狀態，此時由于凸輪軸故障，沒有發現有效凸輪軸信號，系統進入WAIT_CAM狀態，在設定的故障次數2次內，曲軸和凸輪軸信號無法完成正常同步，正時系統啟動試噴功能。試噴完畢后，系統進入VERIFY_INC狀態，檢測試噴的結果，如果發動機試噴后產生的加速度大于設定的閾值，則表示試噴成功，系統進入SYN狀態。否則，系統進入WAIT_CAM狀態，啟動下一次試噴。系統在SYN狀態時，發動機相位管理系統建立發動機相位，計算當前缸號，進行發動機噴油控制，此時發動機在SYN狀態下運轉。

所述的單凸輪軸模式是：當發動機啟動時，首先捕獲曲軸信號，但此時由于曲軸信號故障，沒有發現有效曲軸信號，系統首先發現有效凸輪信號，系統進入WAIT_CRANK?狀態。當檢測到凸輪增齒時，系統進入CAM_PHASE_CHECK狀態，在發動機兩個工作周期內，沒有完成曲軸和凸輪軸信號的同步，此時系統進入START_BACKUP狀態，根據凸輪軸信號建立發動機相位，計算發動機缸號，進行發動機噴油控制，此時發動機在BACKUP狀態下運轉。

本發明的積極效果是具備了發動機狀態的快速無縫切換、跛行回家等功能，大大改善了車輛運轉的安全性、穩定性和可靠性。

附圖說明

圖1本發明的工作模式轉換狀態框圖。

圖2本發明的發動機相位管理有限狀態機工作流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。如圖1所示，發動機相位管理模塊根據輸入信號建立發動機相位，并通過狀態機管理系統實現軌壓控制和噴油控制，驅動發動機運轉。當系統檢測到曲軸或凸輪軸故障時，通過狀態機的切換實現正常模式和故障模式的管理。基于狀態機和時間處理單元（TPU）的柴油機正時控制系統，其特征在于控制模式按以下步驟實現：首先啟動發動機，當凸輪處理模塊發現的第一個增齒位置先于曲軸處理模塊發現的第一個缺齒位置，則發動機立刻進入單凸輪軸模式，控制發動機運轉，當曲軸處理模塊發現的第一個缺齒位置先于凸輪軸處理模塊發現的第一個增齒位置，則發動機立刻啟動單曲軸模式。當系統完成了曲軸和凸輪軸的同步，即可直接進入、或從單曲軸模式、或單凸輪模式切換到同步模式；其次發動機正常運轉時，當凸輪軸信號出現干擾或故障時為故障模式，系統會無縫切換到單曲軸模式；當曲軸信號出現干擾或故障時為故障模式，系統會無縫切換到單凸輪軸模式。

如圖2所示，系統首先完成對曲軸和凸輪軸信號的診斷，主要包括以下幾種故障：???

曲軸信號超時：在設定的時間內，沒有捕獲到曲軸信號時，判定為曲軸超時故障，據此可以判定曲軸信號丟失。

曲軸信號少齒：當檢測到曲軸缺齒位置，曲軸處理模塊的齒計數器數值小于曲軸實際齒數時，判定為曲軸信號少齒故障。

曲軸信號多齒：當檢測到曲軸缺齒位置，曲軸處理模塊的齒計數器數值大于曲軸實際齒數時，判定為曲軸信號多齒故障。